Luego de 55 años, una mujer vuelve a recibir el Nobel de Física

Gérard Mourou, de la École Polytechnique en Francia y la Universidad de Michigan, y Donna Strickland, de la Universidad de Waterloo en Canadá, “allanaron el camino” para los rayos láser más intensos jamás creados, con una técnica que estira y amplifica la luz.

“Miles de millones de personas usan unidades de disco óptico, impresoras láser y escáneres ópticos (...) Millones se someten a cirugía con láser”, dijo la miembro del comité del Nobel Olga Botner. “El láser es verdaderamente uno de los muchos ejemplos de cómo un descubrimiento en una ciencia fundamental puede eventualmente transformar nuestra vida diaria”.

Strickland es la primera mujer en recibir el premio de física desde 1963, cuando Maria Goeppert-Mayer fue reconocida por su trabajo en la estructura de los núcleos. Marie Curie ganó el galardón de física en 1903 y el de química en 1911. Un periodista le preguntó a la profesora qué se sentía ser la tercera mujer en la historia en ganar el premio. “¿En serio? ¿Eso es todo? Pensé que podría haber más”, respondió Strickland, sonando sorprendida. “Obviamente, tenemos que celebrar a las mujeres físicas, porque estamos allí. No sé qué decir. Me siento honrada de ser una de esas mujeres”.

Ashkin, de 96 años, es la persona de mayor edad en recibir el Nobel. No dio entrevistas, el comité dijo que estaba demasiado ocupado en su próximo trabajo.

En un rayo láser, las ondas de luz están muy enfocadas, en lugar de mezclarse y dispersarse como la luz blanca ordinaria. Desde que se inventó el primer láser en 1960, los científicos especularon que la energía de estos rayos se podría utilizar para mover y manipular objetos, una versión real de los “rayos tractores” de Star Trek.

“Pero esto fue ciencia ficción durante mucho tiempo”, dijo el miembro del comité Mats Larsson.

Ashkin pasó dos décadas estudiando las propiedades de los láseres, reconociendo primero que los objetos podían ser atraídos hacia el centro de un rayo, donde la radiación es más intensa. (Un miembro del comité demostró este fenómeno durante la conferencia de prensa usando un secador de pelo para suspender una pelota de ping-pong en el aire). Al enfocar más la viga con una lente, desarrolló una “trampa de luz” que podía suspender una pequeña esfera. Objeto en su centro.

Ashkin usó su nueva herramienta para mantener una partícula en su lugar, luego un átomo y, eventualmente, en 1987, una bacteria viva. Ashkin incluso demostró que la herramienta podría usarse para llegar a una celda sin dañar el sistema vivo.

El físico atómico Bill Phillips, quien compartió el premio Nobel en 1997 por su trabajo sobre enfriar y atrapar átomos con láseres, dijo que los descubrimientos de Ashkin fueron vitales para su propia investigación. “Siento que tengo una gran deuda con Art”, dijo.

También en la década de 1980, Mourou y Strickland trabajaron juntos en la Universidad de Rochester para superar un problema que había perseguido la investigación con láser durante décadas: los rayos láser de alta intensidad tendían a destruir el material utilizado para amplificarlos. Era como si los científicos estuvieran tratando de hervir agua en una olla que no podía manejar temperaturas tan altas.

Los investigadores de Rochester desarrollaron una solución elegante, que llamaron “amplificación de pulso”. Primero, estiraron el haz con un cable de fibra óptica de una milla de largo, reduciendo su intensidad máxima. Luego amplificaron la señal al nivel deseado, antes de comprimirla en un pulso ultracorto y ultrapotente que duró una pequeña fracción de segundo.

“Diferentes personas intentaban obtener pulsos cortos amplificados de diferentes maneras”, dijo Strickland. “Estaba pensando fuera de la caja para estirar primero y luego amplificar”.

Strickland era un estudiante graduado en el momento de la investigación de CPA; el artículo de 1985 que anunció el logro fue su primera publicación científica.

Históricamente, los estudiantes no han sido reconocidos por el Comité del Nobel, algo que los críticos dicen que pasa por alto el trabajo de jóvenes científicos que con mayor frecuencia son mujeres y minorías poco representadas.

Pero los estudiantes de posgrado son la columna vertebral de la mayoría de las investigaciones científicas; a menudo ejecutan los experimentos y realizan análisis de datos detallados que conducen a descubrimientos importantes. El descubrimiento premiado de los púlsares (núcleos de estrellas colapsadas que giran rápidamente) no hubiera sido posible sin Jocelyn Bell Burnell, quien construyó el telescopio y detectó la primera señal cuando estaba obteniendo su doctorado. Pero Burnell no estaba en la lista de laureados.

La revista Nature informó este fin de semana que la Real Academia de Ciencias de Suecia llamaría explícitamente a los futuros nominadores a considerar el género, la geografía y el tema para los premios del 2019.

Göran K. Hansson, secretario general de la Academia, dijo que ésta se encuentra tomando estas medidas “porque no queremos perder a nadie”. Pero agregó: “Es importante recordar que el premio Nobel se otorga por descubrimientos e inventos, y quienes lo reciben han hecho importantes contribuciones a la humanidad, y es por eso que obtienen el premio”.

El CPA se ha utilizado para tomar imágenes de procesos de fracción de segundo, como las interacciones entre moléculas y átomos. También es fundamental para la cirugía ocular con láser.

La técnica es igual de importante para la investigación básica.

“El pulso rápido, los pulsos de alta energía son (...) una de las cosas clave que caracterizan a la física atómica moderna”, dijo Phillips. “Hay tanto que puedes hacer con (ellos) para estudiar cómo se comportan los átomos”.

En una entrevista telefónica con la Academia Sueca, Strickland dijo que su aplicación favorita de láseres de alta potencia es algo que todavía demuestra a los estudiantes de pregrado en el laboratorio de física: la generación de luz blanca. Con esta técnica, un haz que contiene un rango estrecho de longitudes de onda se dispara en un medio como el agua, lo que hace que las ondas se extiendan en un arco iris. Esto es más avanzado que el famoso experimento de Newton con un prisma; mientras que simplemente extendió la luz en sus colores componentes, la generación de luz blanca amplía el espectro contenido dentro de un haz, creando la luz de color.

“Es algo extraordinario de ver”, dijo Strickland, y los físicos tardaron décadas en comprender cómo funcionaba. “Pero eso es lo que a los científicos les gusta hacer, es confundirse con algo”.